[发明专利]一种纤维在三维长方体基体内随机生成的方法

说明书

本发明涉及一种纤维在三维长方体基体内随机生成的方法，在全局坐标系0XYZ下，在三维长方体基体形成的立体空间内随机生成纤维起点Ksubgt;i/subgt;，再以纤维起点Ksubgt;i/subgt;为坐标原点建立局部坐标系Ksubgt;i/subgt;X'Y'Z'，然后保持纤维起点Ksubgt;i/subgt;不动，依次对局部坐标系Ksubgt;i/subgt;X'Y'Z'的X'轴、Y'轴、Z'轴按随机角度进行坐标轴旋转，在局部坐标系的点(lsubgt;f/subgt;，0，0)处生成纤维终点Ksubgt;j/subgt;，最后切换局部坐标系为全局坐标系，当纤维终点Ksubgt;j/subgt;的坐标满足0≤Xsubgt;j/subgt;≤Xsubgt;0/subgt;，0≤Ysubgt;j/subgt;≤Ysubgt;0/subgt;，0≤Zsubgt;j/subgt;≤Zsubgt;0/subgt;，则连接Ksubgt;i/subgt;及Ksubgt;j/subgt;，生成多条随机分布纤维。本发明有效反映了纤维在三维空间上随机分布的特性，为基体中掺入纤维方面的细观设计计算分析提供了建模基础。

技术领域

本发明涉及数值分析技术领域，具体地，涉及一种纤维在三维长方体基体内随机生成的方法。

背景技术

目前，材料结构的设计计算分析主要集中在对材料宏观分析的基础之上，材料结构的细观设计计算分析，由于缺乏合适的纤维在三维长方体基体内随机生成的方法，在基体中掺入纤维方面的细观设计计算分析，却一直止步不前。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维在三维长方体基体内随机生成的方法，为基体中掺入纤维方面的细观设计计算分析提供建模基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种纤维在三维长方体基体内随机生成的方法，包括如下步骤：

步骤S1，在全局坐标系0XYZ下，在三维长方体基体{0，X0；0，Y0；0，Z0}形成的立体空间内随机生成纤维起点K_i，所述纤维起点K_i的X轴坐标X_i、Y轴坐标Y_i，Z轴坐标Z_i，采用随机函数生成，并满足0≤X_i≤X₀,0≤Y_i≤Y₀,0≤Z_i≤Z₀；

步骤S2，以纤维起点K_i(X_i、Y_i、Z_i)为坐标原点建立局部坐标系K_iX'Y'Z'；

步骤S3，切换坐标系为局部坐标系K_iX'Y'Z'，保持纤维起点K_i不动，依次对局部坐标系K_iX'Y'Z'的X'轴、Y'轴、Z'轴按随机角度进行坐标轴旋转；

步骤S4，在完成坐标轴旋转的局部坐标系K_iX'Y'Z'的点(l_f，0，0)处生成纤维终点K_j，其中l_f为纤维的长度；

步骤S5，切换局部坐标系K_iX'Y'Z'为全局坐标系0XYZ，并提取纤维终点K_j在全局坐标系下的坐标(X_j，Y_j，Z_j)；

当满足：0≤X_j≤X₀，0≤Y_j≤Y₀，0≤Z_j≤Z₀，则连接K_i及K_j，生成一条随机分布纤维；